WO2015173883A1 - 溶射方法及び溶射装置 - Google Patents

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WO2015173883A1
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water jacket
thermal spraying
cylinder
cylinder block
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博久 柴山
文夫 佐久間
清水　明
大輔 寺田
良次 熨斗
貴人 内海
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日産自動車株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C4/00—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge
    • C23C4/12—Coating by spraying the coating material in the molten state, e.g. by flame, plasma or electric discharge characterised by the method of spraying
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 

Definitions

  • the present invention relates to a thermal spraying method and a thermal spraying apparatus for forming a thermal spray coating by adhering a molten droplet of a metal material to the inner surface of a cylinder bore of a cylinder block.
  • Patent Document 1 discloses a thermal spraying technique in which a thermal spray coating is formed by spraying an iron-based material on the inner surface of a cylinder bore of an internal combustion engine mounted on an automobile or the like.
  • an object of the present invention is to suppress deformation of the cylinder block during spraying.
  • a heat radiating member is disposed on the outer wall facing the inner surface of the cylinder bore, and the cylinder block is cooled by the heat radiating member.
  • the heat dissipating member absorbs heat applied by locally heating the cylinder bore during spraying, and suppresses a local temperature rise of the cylinder block. Thereby, it can suppress that the temperature distribution in the whole cylinder block becomes non-uniform
  • FIG. 1 is a sectional view of a thermal spraying apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state where thermal spraying is performed on the inner surface of the cylinder bore by the thermal spray gun of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a thermal spraying apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing a temperature change around the cylinder bore of the cylinder block in the thermal spraying apparatus of the second embodiment and the comparative example.
  • FIG. 5 is a sectional view of a thermal spraying apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view of a cylinder block of an in-line four-cylinder engine.
  • FIG. 1 shows a thermal spraying method and a thermal spraying apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the thermal spraying apparatus according to the first embodiment forms a thermal spray coating on the cylinder bore inner surface 3a of the cylinder bore 3 in the cylinder block 1 of the automobile engine, for example, using the thermal spray gun 5.
  • the spray gun 5 includes two wires 9 and 11, which are materials for spraying, in the nozzle portion 7, as shown in the nozzle portion 7 formed on the side of the tip (lower end) of the spray gun 5.
  • Wire insertion holes 7a and 7b are provided.
  • the wires 9 and 11 are made of an iron-based metal material.
  • the wire insertion holes 7a and 7b include parallel portions 7a1 and 7b1 that are parallel to each other, and inclined portions 7a2 and 7b2 that are spaced from each other toward the distal end side of the nozzle portion 7 from the distal ends of the parallel portions 7a1 and 7b1. And.
  • the inclined portions 7a2 and 7b2 are inclined in front of the tip surface 7c of the nozzle portion 7 (on the left side in FIG. 2) so that respective extension lines extending in the inclination direction of the inclined portions 7a2 and 7b2 intersect each other.
  • the thermal spraying apparatus in this embodiment is an arc spraying apparatus using a discharge arc as an example.
  • the atomizing gas passage 7d has a tapered shape such that the cross section of the passage becomes smaller toward the tip side, and the discharge port 7d1 at the tip is formed with an intersection portion on each extension line of the inclined portions 7a2 and 7b2, that is, the discharge arc 13. It is oriented to the position.
  • the thermal spray gun 5 moves in the axial direction of the cylinder bore 3 (vertical direction in FIGS. 1 and 2) while rotating when the thermal spray coating 17 is formed. As a result, the thermal spray coating 17 is formed on almost the entire area of the cylinder bore inner surface 3a.
  • the cylinder bore inner surface 3a has an uneven shape as shown in FIG. 2 in order to increase the adhesion of the thermal spray coating 17.
  • the uneven shape portion is formed by, for example, threading.
  • a water jacket 19 through which cooling water flows is formed around the cylinder bore 3 in the cylinder block 1.
  • the water jacket 19 here is assumed to be formed in a cylindrical shape. And in this embodiment, when spraying, the heat radiating member 21 is inserted and arranged in the water jacket 19.
  • the heat dissipating member 21 is located in one end of the cylindrical portion 23 (upper end in FIG. 1) in the axial direction of the cylindrical portion 23 inserted into the water jacket 19 and the cylinder of the cylinder block 1. And an end plate portion 25 placed on the head mounting surface 1a.
  • the cylindrical portion 23 constitutes an insertion portion, and the end plate portion 25 constitutes a placement portion.
  • Such a heat radiating member 21 is comprised with metal materials, such as aluminum, copper, or iron, with high heat conductivity.
  • the cylinder head mounting surface 1a constitutes an end surface on the cylinder bore opening side.
  • a through hole 25a into which the thermal spray gun 5 is inserted is provided at the center of the end plate portion 25.
  • the center of the through hole 25 a and the center of the cylinder bore 3 coincide with each other in a state where the cylindrical portion 23 of the heat radiating member 21 is inserted into the water jacket 19. Further, the diameter of the through hole 25 a is smaller than the diameter of the cylinder bore 3.
  • the inner surface 23 a comes into contact with the inner wall surface 19 a of the water jacket 19 and the outer surface 23 b comes into contact with or close to the outer wall surface 19 b of the water jacket 19.
  • the inner diameter of the cylindrical portion 23 is substantially equal to the inner diameter of the cylindrical water jacket 19
  • the outer diameter of the cylindrical portion 23 is substantially equal to or slightly smaller than the outer diameter of the water jacket 19.
  • the distal end 23 c of the cylindrical portion 23 is separated from the bottom surface 19 c of the water jacket 19.
  • the inner wall surface 19a of the water jacket 19 constitutes an outer wall portion facing the cylinder bore inner surface 3a.
  • the heat radiating member 21 is set on the cylinder block 1.
  • the cylindrical portion 23 of the heat radiating member 21 is inserted into the water jacket 19.
  • the inner surface 23 a of the cylindrical portion 23 contacts an inner wall surface 19 a as an inner wall of the water jacket 19.
  • the lower surface 25 b of the end plate portion 25 of the heat radiating member 21 is placed on and in contact with the cylinder head mounting surface 1 a of the cylinder block 1.
  • the end of the end plate portion 25 on the side of the through hole 25a protrudes toward the center of the cylinder bore 3 from the cylinder bore inner surface 3a over the entire circumference.
  • the spray gun 5 is lowered from above the cylinder block 1 and inserted into the cylinder bore 3 through the through hole 25a of the heat radiating member 21. At this time, the spray gun 5 moves downward while rotating in a state where the center axis coincides with the center axis of the cylinder bore 3. In the course of this movement, the spray gun 5 discharges the droplet 15 before being inserted into the cylinder bore 3, and the droplet 15 is sprayed and attached to the cylinder bore inner surface 3a, so that the spray coating 17 shown in FIG. It is formed.
  • the heat radiating member 21 When performing the above-described thermal spraying, the high temperature droplet 15 in which the wires 9 and 11 are melted adheres to the cylinder bore inner surface 3a, whereby the cylinder bore 3 is locally heated.
  • the heat radiating member 21 is attached to the cylinder block 1.
  • the heat radiating member 21 has the tubular portion 23 inserted into the water jacket 19, and in particular, the inner surface 23 a of the tubular portion 23 is in contact with the inner wall surface 19 a of the water jacket 19.
  • the temperature distribution of the entire cylinder block 1 is suppressed to be uniform and more uniform, and deformation of the cylinder block 1 during spraying can be suppressed. it can.
  • a cylinder block 1 made of aluminum alloy that is sprayed it is more easily deformed by heat than a cylinder block made of cast iron, so it is extremely effective in suppressing deformation of the cylinder block 1 during spraying. .
  • the outer wall portion facing the cylinder bore inner surface 3 a is the inner wall surface 19 a of the water jacket 19 around the cylinder bore 3, and the cylinder block 1 is cooled by the heat radiating member 21 disposed in the water jacket 19. .
  • the cylinder block 1 can be cooled by the heat radiating member 21 while effectively using the water jacket 19.
  • the heat radiating member 21 of the present embodiment includes a cylindrical portion 23 that is inserted and arranged in the water jacket 19 and an end plate portion 25 that is placed on the cylinder head mounting surface 1 a of the cylinder block 1.
  • the cylindrical part 23 inserted and arranged in the water jacket 19 efficiently receives heat from the cylinder bore inner surface 3a.
  • the end plate portion 25 placed on the cylinder head mounting surface 1a receives heat from the cylinder bore inner surface 3a, and also exhibits a masking effect that suppresses adhesion of the droplet 15 to the cylinder head mounting surface 1a.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1, showing a second embodiment of the present invention.
  • the heat dissipating member 21 ⁇ / b> A includes a cooling water passage 25 c through which cooling water as a cooling medium flows in the end plate portion 25.
  • the cooling water passage 25c constitutes a cooling medium passage.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the cooling water passage 25c includes an annular passage 25c1 formed in the end plate portion 25 so as to surround the periphery of the through hole 25a.
  • An inlet passage 25c2 communicates with a part of the annular passage 25c1 in the circumferential direction and opens to the outside.
  • An outlet passage 25c3 communicates with the other circumferential portion of the annular passage 25c1 and opens to the outside.
  • a cooling water introduction pipe 27 is connected to the inlet passage 25c2, and a cooling water discharge pipe 29 is connected to the outlet passage 25c3.
  • the inlet passage 25c2 and the outlet passage 25c3 are provided at positions facing each other at 180 ° apart from each other in the end plate portion 25. For this reason, when the cooling water that has flowed into the inlet passage 25 c 2 from the cooling water introduction pipe 27 reaches the annular passage 25 c 1, it is divided into the left and right sides, and then merged in the outlet passage 25 c 3 and flows out to the cooling water discharge pipe 29.
  • FIG. 4 shows the temperature around the cylinder bore 3 of the cylinder block 1 in comparison with the second embodiment (solid line) and a comparative example (dashed line) that does not use a heat dissipation member.
  • the second embodiment particularly the highest temperature T after the start of thermal spraying is considerably lower than the highest temperature T 0 of the comparative example.
  • the cooling water passage 25c provided in the heat radiating member 21A is not limited to FIG.
  • the inlet passage 25c2 and the outlet passage 25c3 may be provided at positions close to each other, and the inlet passage 25c2 and the outlet passage 25c3 may be communicated with each other through an arc-shaped cooling water passage. That is, the cooling water in this case flows from the inlet passage 25c2 to the outlet passage 25c3 through the arc-shaped cooling water passage.
  • a cooling water passage may also be provided in the cylindrical portion 23.
  • the cooling medium is not limited to water, but may be oil or air.
  • the heat dissipating members 21 and 21A used in each of the above-described embodiments are made of a metal material.
  • the heat dissipating members 21 and 21A are elastic members that are particularly elastically deformable, such as aluminum alloys. Or it is good also as a structure which is easy to elastically deform as an elastic member, for example, make the cylindrical part 23 thinner, or provide a hollow part in the cylindrical part 23, etc.
  • the heat dissipating members 21 and 21A are made of an elastic member, so that even if the coefficient of thermal expansion is different from that of the cylinder block 1, the heat dissipating members 21 and 21A are elastically deformed to reduce the restraining force of the heat dissipating members 21 and 21A on the cylinder block 1. it can. Thereby, the stress which generate
  • FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1, showing a third embodiment of the present invention.
  • the heat dissipating member 21 ⁇ / b> B includes a cavity 23 d in the cylindrical portion 23.
  • the cavity 23d is formed in a cylindrical shape, and is provided with an annular opening 23d1 at the tip opposite to the end plate portion 25.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the cylindrical portion 23 provided with the cavity 23d has a double cylindrical structure having an inner cylinder 23e and an outer cylinder 23f.
  • the inner peripheral surface 23e1 is elastically pressed against the inner wall surface 19a of the water jacket 19 by the elastic force generated by the inner cylinder 23e being elastically deformed with the cylindrical portion 23 inserted into the water jacket 19.
  • the outer peripheral surface 23f1 is elastically pressed against the outer wall surface 19b of the water jacket 19 by elastically deforming the outer cylinder 23f.
  • the clearance with respect to the inner side wall surface 19a used as the inner wall of the water jacket 19 of the cylindrical part 23 and the outer side wall surface 19b can be made small as much as possible, and a contact area can be increased, and the thermal radiation effect by the thermal radiation member 21B can be heightened more. .
  • the end plate portion 25 covers the cylinder head mounting surface 1a around the cylinder bore 3 in the cylinder block 1 at the time of thermal spraying.
  • the heat radiating members 21, 21A, and 21B also function as masking members that suppress the droplet 15 from adhering to the cylinder head mounting surface 1a during spraying.
  • the masking member can be used as a heat dissipation member.
  • the water jacket 190 is annular as shown in FIG. Different.
  • the water jacket 190 has a shape that covers the outer peripheral surfaces of the adjacent cylinder liners that form the four cylinder bores 3.
  • the heat radiating member is inserted and arranged in the water jacket 190 as a shape corresponding to the shape of the water jacket 190.
  • the heat radiating member may be integrated, or may be divided into a plurality of pieces as appropriate.
  • the present invention is applied to a thermal spraying method and a thermal spraying apparatus that form a thermal spray coating by adhering a molten droplet of a metal material to the inner surface of a cylinder bore of a cylinder block.

Abstract

　シリンダブロック１のシリンダボア内面３ａに、溶射ガン５を用いて溶射皮膜を形成する際に、ウォータジャケット１９内に放熱部材２１をセットする。放熱部材２１は、筒状部２３と端板部２５とを備え、筒状部２３をウォータジャケット１９内に挿入配置し、端板部２５をシリンダヘッド取付面１ａ上に載置する。溶射ガン５から放出する溶滴１５により局部的に加熱されるシリンダボア３周辺の熱を放熱部材２１が逃がす。

Description

溶射方法及び溶射装置
　本発明は、シリンダブロックのシリンダボア内面に、金属材料を溶融させた溶滴を付着させて溶射皮膜を形成する溶射方法及び溶射装置に関する。
　下記特許文献１には、自動車等に搭載される内燃機関のシリンダボア内面に、鉄系材料を溶射して溶射皮膜を形成する溶射技術が開示されている。
独国特許出願公開第１０２００８０２８９６５号明細書
　ところで、溶射を行う際には、鉄系材料の融点以上に加熱された溶滴がシリンダボア内面に付着する。このため、シリンダボアが局所的に加熱されてシリンダブロック全体での温度分布が不均一となり、シリンダブロックの変形を招く。
　そこで、本発明は、溶射時でのシリンダブロックの変形を抑えることを目的としている。
　本発明は、シリンダボア内面に溶滴を付着させて溶射皮膜を形成する際に、シリンダボア内面に対向する外側の壁部に放熱部材を配置し、放熱部材によってシリンダブロックを冷却する。
　本発明によれば、溶射時にシリンダボアが局所的に加熱されて付与される熱を放熱部材が吸収し、シリンダブロックの局所的な温度上昇を抑える。これにより、シリンダブロック全体での温度分布が不均一となることを抑制し、シリンダブロックの溶射時での変形を抑えることができる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる溶射装置の断面図である。 図２は、図１の溶射ガンによりシリンダボア内面に対して溶射を行っている状態を示す断面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係わる溶射装置の断面図である。 図４は、第２の実施形態の溶射装置及び比較例におけるシリンダブロックのシリンダボア周辺の温度変化を示すグラフである。 図５は、本発明の第３の実施形態に係わる溶射装置の断面図である。 図６は、直列４気筒エンジンのシリンダブロックの平面図である。
　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１に、本発明の第１の実施形態に係わる溶射方法及び溶射装置を示す。第１の実施形態に係わる溶射装置は、例えば自動車用エンジンのシリンダブロック１におけるシリンダボア３のシリンダボア内面３ａに対し、溶射ガン５を用いて溶射皮膜を形成する。
　溶射ガン５は、図２に、溶射ガン５の先端（下端）の側部に形成されるノズル部７を示すように、ノズル部７内に溶射用材料である２本のワイヤ９，１１を送り出すワイヤ挿入孔７ａ，７ｂを備えている。ワイヤ９，１１は鉄系の金属材料で構成している。
　ワイヤ挿入孔７ａ，７ｂは、互いに平行な平行部７ａ１，７ｂ１と、平行部７ａ１，７ｂ１の先端部から、ノズル部７の先端側に向けて互いの間隔が狭くなるような傾斜部７ａ２，７ｂ２と、を備えている。傾斜部７ａ２，７ｂ２は、ノズル部７の先端面７ｃの前方（図２中で左側）において、傾斜部７ａ２，７ｂ２の傾斜方向に延びるそれぞれの延長線が互いに交差するように傾斜している。
　ここで、一方のワイヤ９をプラス（＋）電極とし、他方のワイヤ１１をマイナス（－）電極として、各ワイヤ９，１１の電極間に電圧を印加すると、上記した傾斜部７ａ２，７ｂ２の延長線上の交差部において、電極間に放電アーク１３が発生する。この放電アーク１３の熱エネルギにより２本のワイヤ９，１１が溶融する。すなわち、本実施形態における溶射装置は、その一例として放電アークを用いたアーク溶射装置である。
　溶射時には、ノズル部７の中心に設けてあるアトマイズガス通路７ｄにアトマイズガスを流すことで、ワイヤ９，１１が溶融した溶融物が溶滴１５となって前方に飛散し、シリンダボア内面３ａに付着して溶射皮膜１７が形成される。アトマイズガス通路７ｄは、通路断面が先端側ほど小さくなるような先細形状としてあり、先端の吐出口７ｄ１は、上記した傾斜部７ａ２，７ｂ２の各延長線上の交差部、すなわち放電アーク１３が形成される位置に指向している。
　溶射ガン５は、溶射皮膜１７を形成する際に、回転しながらシリンダボア３の軸方向（図１、図２中で上下方向）に移動する。これにより、溶射皮膜１７をシリンダボア内面３ａのほぼ全域に形成する。なお、シリンダボア内面３ａは、溶射皮膜１７の密着力を高めるために、図２に示すように凹凸形状としている。凹凸形状部は、例えばねじ切り加工によって形成する。
　ここでシリンダブロック１には、図１に示すように、シリンダボア３の周囲に、冷却水が流れるウォータジャケット１９が形成されている。ここでのウォータジャケット１９は、筒状に形成されているものとする。そして、本実施形態では、溶射を行う際に、ウォータジャケット１９内に放熱部材２１を挿入配置する。
　放熱部材２１は、ウォータジャケット１９内に挿入される円筒形状の筒状部２３と、筒状部２３の軸方向の一方の端部（図１中で上端）に位置してシリンダブロック１のシリンダヘッド取付面１ａに載置される端板部２５とを備えている。筒状部２３は挿入部を構成し、端板部２５は載置部を構成している。このような放熱部材２１は、熱伝導率の高い、例えばアルミニウムや銅、あるいは、鉄などの金属材料で構成する。なお、シリンダヘッド取付面１ａは、シリンダボア開口側の端面を構成している。
　端板部２５の中心部には、溶射ガン５が挿入される貫通孔２５ａを設けている。貫通孔２５ａの中心とシリンダボア３の中心とは、放熱部材２１の筒状部２３をウォータジャケット１９内に挿入した状態で一致している。また、貫通孔２５ａの直径はシリンダボア３の直径より小さい。
　筒状部２３は、ウォータジャケット１９内に挿入した状態で、内面２３ａがウォータジャケット１９の内側壁面１９ａに接触し、外面２３ｂがウォータジャケット１９の外側壁面１９ｂに接触または近接した状態となる。このため、筒状部２３の内径は、円筒形状のウォータジャケット１９の内径とほぼ同等であり、筒状部２３の外径はウォータジャケット１９の外径に対しほぼ同等かやや小さい。筒状部２３の先端２３ｃは、ウォータジャケット１９の底面１９ｃに対して離間している。なお、ウォータジャケット１９の内側壁面１９ａは、シリンダボア内面３ａに対向する外側の壁部を構成している。
　次に作用を説明する。図１に示すように、溶射を行う際には、放熱部材２１をシリンダブロック１にセットする。その際、放熱部材２１の筒状部２３をウォータジャケット１９内に挿入する。挿入した状態では、筒状部２３の内面２３ａがウォータジャケット１９の内壁としての内側壁面１９ａに接触する。また、放熱部材２１の端板部２５は、その下面２５ｂがシリンダブロック１のシリンダヘッド取付面１ａに載置されて接触する。このとき、端板部２５の貫通孔２５ａ側の端部（貫通孔２５ａの周縁）は、全周にわたりシリンダボア内面３ａよりもシリンダボア３の中心側に突出する。
　この状態で溶射ガン５を、シリンダブロック１の上方から下降させて放熱部材２１の貫通孔２５ａを通してシリンダボア３内に挿入する。このとき溶射ガン５は、中心軸線がシリンダボア３の中心軸線と一致した状態で回転しながら下方に移動する。この移動の過程で溶射ガン５は、シリンダボア３内に挿入する前から溶滴１５を放出しており、溶滴１５がシリンダボア内面３ａに吹き付けられて付着し、図２に示した溶射皮膜１７が形成される。
　上記したような溶射を行う際には、ワイヤ９，１１が溶融した高温の溶滴１５がシリンダボア内面３ａに付着することで、シリンダボア３が局所的に加熱される。その際、本実施形態では、放熱部材２１をシリンダブロック１に取り付けている。このとき、放熱部材２１は、筒状部２３をウォータジャケット１９内に挿入し、特に筒状部２３の内面２３ａをウォータジャケット１９の内側壁面１９ａに接触させている。
　このため、シリンダボア内面３ａが溶滴１５によって局所的に加熱されても、その熱は図１の矢印Ａで示すように、放熱部材２１の筒状部２３に伝達されて吸収され、シリンダボア３周辺が冷却されることになる。シリンダボア内面３ａから筒状部２３に伝達された熱は、その一部が端板部２５を経て外気に放熱され、他の一部はウォータジャケット１９の外側壁面１９ｂを経てウォータジャケット１９の外周側のシリンダブロック１に伝達され、る。また、シリンダボア内面３ａに付与された熱の一部は、シリンダヘッド取付面１ａを経て端板部２５に直接伝達される。
　これにより、溶射時にシリンダボア３が局所的に加熱されても、シリンダブロック１全体の温度分布が不均一になることを抑制してより均一化し、シリンダブロック１の溶射時での変形を抑えることができる。特に、溶射を行うアルミニウム合金製のシリンダブロック１の場合には、鋳鉄製のシリンダブロックに比較して熱により変形しやすいので、シリンダブロック１の溶射時での変形を抑えるのに極めて有効である。
　また、本実施形態では、シリンダボア内面３ａに対向する外側の壁部は、シリンダボア３周囲のウォータジャケット１９の内側壁面１９ａであり、ウォータジャケット１９内に配置した放熱部材２１によりシリンダブロック１を冷却する。このため、ウォータジャケット１９を有効利用しながら、放熱部材２１によりシリンダブロック１を冷却することができる。
　また、本実施形態の放熱部材２１は、ウォータジャケット１９内に挿入配置される筒状部２３と、シリンダブロック１のシリンダヘッド取付面１ａに載置される端板部２５とを備えている。このため、ウォータジャケット１９内に挿入配置した筒状部２３が、シリンダボア内面３ａからの熱を効率よく受ける。一方、シリンダヘッド取付面１ａに載置した端板部２５は、シリンダボア内面３ａからの熱を受け、さらにシリンダヘッド取付面１ａへの溶滴１５の付着を抑えるマスキング効果も発揮する。
　図３は、本発明の第２の実施形態を示す、図１に対応する断面図である。第２の実施形態は、放熱部材２１Ａが、その端板部２５内に、冷却媒体である冷却水が流れる冷却水通路２５ｃを備えている。冷却水通路２５ｃは冷却媒体通路を構成している。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
　冷却水通路２５ｃは、端板部２５の内部に、貫通孔２５ａの周囲を囲むように形成される環状通路２５ｃ１を備える。環状通路２５ｃ１の周方向一部位には、入口通路２５ｃ２が連通して外部に開口している。環状通路２５ｃ１の周方向他部位には、出口通路２５ｃ３が連通して外部に開口している。入口通路２５ｃ２には冷却水導入管２７を接続し、出口通路２５ｃ３には冷却水排出管２９を接続する。
　図３の例では、入口通路２５ｃ２と出口通路２５ｃ３とが、端板部２５における互いに１８０度隔てた位置の互いに対向する位置に設けられている。このため、冷却水導入管２７から入口通路２５ｃ２に流入した冷却水は、環状通路２５ｃ１に達すると、左右両側に分流してから出口通路２５ｃ３で合流し、冷却水排出管２９に流出する。
　このように、放熱部材２１Ａ内に設けた冷却水通路２５ｃに冷却水を流すことで、放熱部材２１Ａが冷却され、溶射時に加熱されるシリンダボア３の放熱効果をより高めることができる。図４は、シリンダブロック１のシリンダボア３周辺の温度を、第２の実施形態（実線）と、放熱部材を用いない比較例（破線）とで比較して示している。第２の実施形態は、溶射開始後の特に最高温度Ｔが比較例の最高温度Ｔ０に対してかなり低くなっている。
　なお、放熱部材２１Ａ内に設けた冷却水通路２５ｃは図３に限るものではない。例えば、入口通路２５ｃ２と出口通路２５ｃ３とを、互いに近接した位置に設け、これら入口通路２５ｃ２と出口通路２５ｃ３とを円弧形状の冷却水通路で互いに連通してもよい。すなわち、この場合の冷却水は、入口通路２５ｃ２から円弧形状の冷却水通路を経て出口通路２５ｃ３に流れる。また、筒状部２３にも冷却水通路を設けてもよい。さらに、冷却媒体としては水に限らず、油や空気でもよい。
　ここで、上記した各実施形態で使用する放熱部材２１，２１Ａは、金属材料で構成しているが、特に弾性変形しやすい例えばアルミニウム合金として弾性変形可能な弾性部材とする。あるいは、弾性部材として、弾性変形しやすい構造、例えば、筒状部２３をより薄肉にしたり、筒状部２３内に中空部を設けるなどとしてもよい。
　放熱部材２１，２１Ａは、弾性部材で構成することで、シリンダブロック１と熱膨張係数が異なる場合であっても、弾性変形することによって、放熱部材２１，２１Ａのシリンダブロック１に対する拘束力を低減できる。これにより、シリンダブロック１に発生する応力を低減できる。
　シリンダボア３周辺から放熱部材２１，２１Ａへの熱伝達を促進させるためには、ウォータジャケット１９の内側壁面１９ａ及び外側壁面１９ｂ、特に内側壁面１９ａとのクリアランスを極力小さくする必要がある。このクリアランスが小さいと、シリンダブロック１と放熱部材２１，２１Ａとの熱膨張係数の違いによって、放熱部材２１，２１Ａのシリンダブロック１に対する拘束力が発生する。しかし、放熱部材２１，２１Ａを弾性部材とすることで、放熱部材２１，２１Ａが弾性変形するので、上記した拘束力が低減される。
　図５は、本発明の第３の実施形態を示す、図１に対応する断面図である。第２の実施形態は、放熱部材２１Ｂが、その筒状部２３内に空洞２３ｄを備えている。空洞２３ｄは、円筒状に形成され、端板部２５と反対側の先端部に環状の開口部２３ｄ１を備えている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
　空洞２３ｄを備える筒状部２３は、内側円筒２３ｅと外側円筒２３ｆとを有する二重円筒構造となる。この場合、筒状部２３をウォータジャケット１９内に挿入した状態で、内側円筒２３ｅが弾性変形することによる弾性力によって、その内周面２３ｅ１がウォータジャケット１９の内側壁面１９ａに弾性的に押し付ける。また、外側円筒２３ｆが弾性変形することによって、その外周面２３ｆ１がウォータジャケット１９の外側壁面１９ｂに弾性的に押し付ける。
　これにより、筒状部２３のウォータジャケット１９の内壁となる内側壁面１９ａ及び外側壁面１９ｂに対するクリアランスを極力小さくして接触面積を増大することができ、放熱部材２１Ｂによる放熱効果をより高めることができる。
　上記した各実施形態における放熱部材２１，２１Ａ，２１Ｂは、溶射時に端板部２５がシリンダブロック１におけるシリンダボア３の周囲のシリンダヘッド取付面１ａを覆っている。このため、放熱部材２１，２１Ａ，２１Ｂは、溶射時に溶滴１５がシリンダヘッド取付面１ａに付着するのを抑えるマスキング部材としても機能する。逆に言えば、マスキング部材を放熱部材として利用することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。例えば、上記した実施形態では、溶射装置として放電アークを用いたアーク溶射を例にとって説明したが、プラズマ溶射であっても本発明を適用できる。
　また、図６のように、自動車用直列４気筒エンジンのシリンダブロック１０において、シリンダボア３のシリンダボア内面３ａに溶射皮膜を形成する際には、ウォータジャケット１９０が図１のような環状の場合とは異なる。この場合のウォータジャケット１９０は、四つのシリンダボア３を形成する互いに隣接するシリンダライナの外周面を覆う形状となる。放熱部材は、ウォータジャケット１９０の形状に対応した形状として、ウォータジャケット１９０内に挿入配置する。その際、放熱部材は、一体ものでもよいが、適宜複数に分割したものでもよい。
　本発明は、シリンダブロックのシリンダボア内面に、金属材料を溶融させた溶滴を付着させて溶射皮膜を形成する溶射方法及び溶射装置に適用される。
　１　シリンダブロック
　１ａ　シリンダブロックのシリンダヘッド取付面（シリンダボア開口部側の端面）
　３　シリンダボア
　３ａ　シリンダボア内面
　５　溶射ガン
　１５　溶滴
　１７　溶射皮膜
　１９　ウォータジャケット
　１９ａ　ウォータジャケットの内側壁面（内壁）
　２１，２１Ａ，２１Ｂ　放熱部材
　２３　放熱部材の筒状部（挿入部）
　２５　放熱部材の端板部（載置部）
　２５ｃ　放熱部材の冷却水通路（冷却媒体通路）

Claims (8)

  1. 　シリンダブロックのシリンダボア内面に金属材料を溶融させた溶滴を付着させて溶射皮膜を形成する際に、前記シリンダボア内面に対向する外側の壁部に放熱部材を配置し、
    　前記放熱部材によって前記シリンダブロックを冷却することを特徴とする溶射方法。
  2. 　前記シリンダボア内面に対向する外側の壁部は、シリンダボアの周囲に形成されるウォータジャケットの内壁であり、
    　前記ウォータジャケット内に前記放熱部材を配置して、該放熱部材によって前記シリンダブロックを冷却することを特徴とする請求項１に記載の溶射方法。
  3. 　前記放熱部材を弾性部材として前記ウォータジャケット内に配置することを特徴とする請求項２に記載の溶射方法。
  4. 　前記放熱部材を弾性部材とし、該弾性部材をその弾性力によって前記ウォータジャケットの内壁に押し付けることを特徴とする請求項２または３に記載の溶射方法。
  5. 　前記放熱部材は、前記ウォータジャケット内に挿入配置される挿入部と、
    　前記シリンダブロックのシリンダボア開口側の端面に載置される載置部と、
    を備えることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の溶射方法。
  6. 　前記放熱部材内に形成される冷却媒体通路に冷却媒体を流すことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の溶射方法。
  7. 　シリンダブロックのシリンダボア内面に、金属材料を溶融させた溶滴を付着させて溶射皮膜を形成する溶射ガンと、
    　前記シリンダボア内面に対向する外側の壁部に配置されて、前記溶射ガンから放出される前記溶滴によって加熱されるシリンダブロックを冷却する放熱部材と、
    を備えることを特徴とする溶射装置。
  8. 　前記シリンダボア内面に対向する外側の壁部は、シリンダボアの周囲に形成されるウォータジャケットの内壁であり、
    　前記ウォータジャケット内に前記放熱部材が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の溶射装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016012453A1 (de) * 2016-10-18 2018-04-19 Daimler Ag Verfahren zur thermischen Beschichtung von Zylinderlaufflächen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0472051A (ja) * 1990-07-11 1992-03-06 Toyota Motor Corp シリンダブロックのシリンダボア壁面への溶射皮膜の形成方法
JPH0762519A (ja) * 1993-08-27 1995-03-07 Toyota Motor Corp シリンダブロックの製造方法
WO2013077147A1 (ja) * 2011-11-22 2013-05-30 日産自動車株式会社 シリンダブロックの製造方法及びシリンダブロック

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0472051A (ja) * 1990-07-11 1992-03-06 Toyota Motor Corp シリンダブロックのシリンダボア壁面への溶射皮膜の形成方法
JPH0762519A (ja) * 1993-08-27 1995-03-07 Toyota Motor Corp シリンダブロックの製造方法
WO2013077147A1 (ja) * 2011-11-22 2013-05-30 日産自動車株式会社 シリンダブロックの製造方法及びシリンダブロック

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016012453A1 (de) * 2016-10-18 2018-04-19 Daimler Ag Verfahren zur thermischen Beschichtung von Zylinderlaufflächen

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